超声波物位计的产品说明书下载
一、产品简介
超声波物位(料位,液位)计,是一种非接触式、高可靠性、高性价比、易安装维护的物位测量仪器。它不必接触介质就能满足大部分物位测量要求, ARU (艾润系列)是我们公司经过多年努力开发,拥有完全自主产权的新一代超声波物位仪。
1.1 测量原理
发射超声换能器发射出的超声脉冲,通过传播媒质传播到被测物面,经反射后再通过传声媒质返回到接收换能器,测出超声脉冲从发射到接收在传声媒质中传播的时间。再根据传声媒质中的声速,就可以算得从换能器到物面的距离。从而确定物位。
因此我们可以计算出探头到反射面的距离D = C*t/2(除2是因为声波路径要往返的原因,D是距离,C是声速,t是时间)。再通过减法运算就可得出物位值。
1.2盲区
由于发射的超声波脉冲有一定的宽度,使得距离换能器较近的一段区域内的反射波与发射波重叠,无法识别,不能测量其距离值。这个区域称为测量盲区。盲区的大小与超声波物位计的型号有关。
1.3特点
l 先进回波跟踪算法
采用先进的回波数字滤波跟踪算法,能在嘈杂的电、声噪声中有效捕捉真实回波。
l 多种补偿模式
内置温度补偿,分体可用外接温度传感器的方式。有声速校正模式,可以更好的适应不同的工作现场,实现更精确的测量。
l 点阵式液晶,全中文菜单
全中文菜单,使调试和应用变得更为容易。点阵液晶,可以显示多种图形。产品调试的时候,可以更直观、明了。
l 灵活的测量模式
物位和距离两种测量模式,并可以灵活设置参考位置,让显示值更为直观。
l 可编程继电器输出
继电器可编程,每个继电器可以设置成高位、低位报警或者关闭,可以单独设置报警值、回差值。
二 调试
由于仪表现场安装环境不同的。因此超声波物位计在工作之前必须知道所需测量的基本情况,比如:测量范围、零点和满程或测量条件等等。因此在测量之前必须对仪表进行设置。设置步骤如下:
2.1 进入菜单:仪表通电显示后,长按设置键(SET)两秒进入一级菜单。
2.2选择测量模式:测量模式分距离测量和物位测量。出厂默认为物位测量。(距离测量是指测量探头发射面到物体表面的距离。物位测量是指物体底部到物体表面的高度。)
2.3设置探头参数:
设置参考零点、量程高点、量程低点;
距离测量模式下参考零点设置没有意义.
量程低点 :液位在这个位置时输出4mA.
量程高点 :液位在这个位置的时输出20mA
物位测量模式下参考零点:
探头到参考平面(参考平面一般为罐底或池底)的距离,当物位在参考平面位置时显示物位为零。
量程低点: 参考平面到该位置的距离值。当量程低点高于参考平面时数值为正,低于参考平面时数值为负。液位在该位置时输出4mA电流。
量程高点: 参考平面到该位置的距离值。当量程高点高于参考平面时数值为正,低于参考平面时数值为负。液位在该位置时输出20mA电流。
超声波物位计物位测量模式下测量示意图:
2.4 继电器:带继电器工作的进入报警设置选项,设置三个参数:
报警模式:选择高位报警、低位报警或者关闭。
报警值:高位报警:液位高于报警值时报警
低位报警:液位低于报警值时报警
回差值: 回差值是防止测量误差引起在报警点附近报警开关反复跳动。
高位报警状态:液位低于(报警值-回差值)时解除报警
低位报警状态:液位高于(报警值+回差值)时解除报警
2.5 其他: 探头选择、参数校正、算法选择这三个项目请不要自行修改。
三、主要技术指标
表 3.1 主要技术指标
功 能
一体型
分 体 型
量程
5米、8米、10米、12米、15米、20米、30米、50米
5米、8米、10米、12米、15米、20米、30米、50米、60米、70米、
测量精度
0.25%-0.5%
0.25%-0.5%
分辨率
3mm或0.1%(取大者)
3mm或0.1%(取大者)
显示
中文背光液晶:物位测量值、距离测量值、变送值、环境温度值、回波状态、报警显示、算法选择等。
中文背光液晶:物位测量值、距离测量值、变送值、环境温度值、回波状态、报警显示、算法选择等。
模拟输出
4~20mA/750Ω负载
4~20mA/750Ω负载
继电器
输出
2组AC 250V/ 8A或DC 30V/ 5A 状态可编程
2组AC 250V/ 8A或DC 30V/ 5A 状态可编程
供电
220V AC+15% 50Hz
24VDC 120mA 可选
220V AC+15% 50Hz
24VDC 120mA 可选
环境温度
显示仪表-20~+60℃,
探头-20~+80℃
显示仪表-20~+60℃,
探头-20~+80℃
通信
485通信(飞鹰协议)
485通信(飞鹰协议)
防护等级
IP66
显示仪表IP65,探头IP68
探头电缆
无
可达200米,标配10米
探头安装
根据量程和探头的选型
根据量程和探头的选型
储存要求
存储环境温度:-20~+60℃;存储环境压力:常压;
存储环境湿度:≤90%RH(非凝结);
其他要求:环境中无腐蚀性气体或蒸汽,无振动。
存储环境温度:-20~+60℃;存储环境压力:常压;
存储环境湿度:≤90%RH(非凝结);
其他要求:环境中无腐蚀性气体或蒸汽,无振动。
四、产品型谱
★超声波物位计型谱
表4.1超声波物位计型谱
备注:ARU系列超声波探头还可以根据客户需求定制:耐高压、耐高温、小口径、小盲区等特规探头。
五、安装指南
5.1 选择量程:
如果测量液体,可以按照标称量程选型。如果是测量固体(请事先咨询厂家技术人员),最少需要将量程减半,如果是松软的物体(比如面粉,棉花,海绵),将不能使用。如果测量液位有覆盖面大的气泡,也要减小量程,气泡厚度超过5cm,将不推荐使用。
空气中有粉尘或者蒸汽,请事先咨询厂家技术人员,要减量程使用。
5.2 选择探头材料,主要看环境是否有腐蚀性:
一般的弱酸弱碱环境可以用普通探头,腐蚀性强的,要用防腐的探头。强酸碱的场合,我们还要考虑是否会形成雾气,会形成雾气的场合,还要求减少量程使用。
5.3 探头的安装位置,根据发射角和可能产生的虚假反射回波:
超声波波束通过探头聚焦,脉冲波束的发射就好像手电筒的光束一样,不同类型不同量程的探头的发射角如下:
23.54°(05A探头),27.38°(12B探头),23.96°(20C探头)。
在发射角内的任何物体,如:管道、容器支架和其他装置,都会造成很强的虚假回波,特别是发射内距离探头最近的几米处,比如:距离探头6米的虚假回波要比距离探头18米的强9倍。
请注意:尽量使探头的轴线垂直于介质表面,并且避免在波束角内有任何装置,比如:管道和支架等。
5.4 安装注意事项
u 探头的安装应垂直于被测面:
图 5.4.1 探头应垂直于被测面
u 探头的安装应远离下料口、避开障碍物:
图 5.4.2 探头应远离下料口且避开障碍物
u 不适于强烈搅拌的实时测量:
图 5.4.3 探头不适于强烈搅拌的实时测量
u 要提高探头安装位置,防止最高液面进入盲区:
图 5.4.4 探头应防止进入盲区
5.5物位仪安装尺寸
⑴ ARU系列分体型超声波物位仪显示仪表外形图:
图 5.5.1 ARU系列分体型超声波物位仪显示仪表外形图
u 分体物位计12m量程换能器的安装尺寸(具体根据探头的选型)
图 5.5.2 分体物位计12m换能器的安装尺寸
⑵ ARU系列一体型超声波物位仪外形图:
◆ ARU-05A外形图:
图 5.5.4 ARU系列ARU-05A外形图
◆ ARU-12B外形图:
图 5.5.5 ARU系列ARU-12B外形图
◆ ARU-15C外形图:
图 5.5.6 ARU系列ARU-15C外形图
5.6 探头传感器安装
u 安装方式
图 5.6.1探头传感器安装示意图(1)
图 5.6.2探头传感器安装示意图(2)
图 5.6.3探头传感器安装示意图(3)
5.7 导管安装注意事项
u 导管
超声波物位计有近端盲区,为了避免被测介质平面进入物位计的近端盲区,常常会使用导管,以提高物位计的安装位置,保证全量程的测量准确度。罐体有溢流孔的,那么溢流孔到探头的距离大于盲区就可以了。如果没有溢流孔的,物位会处于满灌的情况,那么必须保证L的值大于盲区。导管的内径D要尽可能大,长度L要尽可能的短,建议D/L>1/3。同时要尽可能保证导管内部没有多余焊缝、突起,导管和罐的接口处要没有毛刺。建议采用带切角的短管(45°最好),从而使各种干扰因素降低到最小。
图 5.7.1分体式超声波导管安装示意图 图 5.7.2一体式超声波导管安装示意图
导管直径(D)和导管长度(L)的关系如表5.7所示:
D
L
80
<80
100
<120
150
<200
表5.7 D与L的关系
5.8 电气接线图
⑴ ARU系列分体型超声波物位仪电气连接图:
图 5.8.1 ARU系列分体型超声波物位仪电气连接图
u ARU系列分体型接线端子示意图
图 5.8.2 ARU系列分体型接线端子示意图
接线方法:
换能器:红线接 Trans_n 换能器n
屏蔽线: GND 地线
兰线: Temp_n 温度传感器n
单探头时,n =1,双探头时,n = 1,2
电流: 电流+ 接mAn+
电流- 接mAn-
单探头时,n = 1 ,双探头时,n= 1,2
继电器:RLlnA 与RLnB为常闭
RLnA 与RLnC为常开
单探头时,n = 1,2 ,双探头时,n= 1,2,3,4
电源线:交流,接L,N
直流:24V+ 接L ,GND接N
⑵ ARU系列一体型超声波物位仪电气连接图:
图 5.8.4 ARU系列一体型超声波物位仪电气连接图
◆ARU系列一体型接线端子示意图
24V供电接线端子示意图:
图 5.8.5一体型24VDC接线端子示意图
电流: 电流+ 接mA+
电流- 接mA-
继电器:RLn+与RLn-为常开, n = 1,2
电源线:24V+ 接24VDC ,GND接GND
220V供电接线端子示意图:
图 5.8.6一体型220VAC接线端子示意图
电流: 电流+ 接mA+
电流- 接mA-
继电器:RLn+与RLn-为常开, n = 1,2
电源线:交流,接L, N
◆ ARU系列两线制接线端子示意图
24V供电接线端子示意图:
图 5.8.4 ARU系列两线制24VDC接线端子示意图
电源线:24V+ 接24VDC ,GND接GND
5.9 接电注意事项
在进行接线工作之前,必须首先断电。这是对仪表,更是对您人身安全的保证。
如果仪表不是在安全低电压下工作,接线必须由专业的技术人员进行。并注意仪表的供电电压,直流供电的请注意正负极不能接反。
5.10 接线注意事项
如果探头的电缆线不够长,需加长,一定要用带网状的2芯屏蔽线对接,单根电缆线的截面积要>1平方毫米,并且线序千万不能接反,线的屏蔽层必须可靠接真正的大地。接线端子的4-20ma负极也要真正可靠的接大地。
六、设置
6.1 运行模式界面简介
ARU系列超声波物位计有运行和设置两种工作模式,在设备通电并完成初始化过程后,物位计会自动进入运行模式,并开始测量数据。此时测量为物位测量模式。并相对输出4~20mA值。输出电流与物位成正比。
分体型超声波物位计运行模式界面如下:
图 6.1分体型超声波物位计运行模式界面示意图
一体型超声波物位计运行模式界面如下:一体型与分体型大部分相同,不同的是一体型超声波物位计只有两个继电器,显示界面多了算法选择项。
图 6.2一体型超声波物位计运行模式界面示意图
6.2菜单查询表见附表1
6.3菜单操作说明
⑴按键说明:
①仪表有三个按键:上Up、下Down,设置Set。
②Set键用于:选择进入或确定退出。
③上下键用于:上下移动光标、在选择框内选择选择项,在输入框内选择数。
⑵菜单界面及操作说明:
① 在运行模式界面按Set键进入一级菜单界面:
◆ 参数没有被锁定的一级菜单界面:
0 结束设置
1参数锁定
2 量程设置
3 测量模式
4 探头设置
5 算法选择
6 报警设置
7参数校正
8 通信设置
9 复位选择
移动上下键,在所指菜单项处按Set键进入下级菜单
◆ 参数被锁定的一级菜单界面:
0 结束设置
1参数锁定
移动上下键,在所指菜单项处按Set键进入下级菜单
② 一级菜单各项说明:
◆“0 结束设置”
当选择此项时,按Set键将退回到运行模式界面。
◆“1 参数锁定”
菜单上锁,当你的参数设置好,不希望别人随意改动,把菜单上锁,这样就要输入密码才能解锁进行菜单操作。本物位计的初始密码为25,用户可以修改初始密码任意设置自己的密码(特别提醒请记住自己设置的密码,如若忘记应与厂家联系)。
★ 当参数未被锁定时,按Set键进入参数锁定的设置界面:
0 结束设置
1不锁定
2 全局锁定
设置密码
0
按Set键设置
说明:
不锁定:不锁定,那将所有的菜单都可以随意修改。
全局锁定:全局锁定后,必须输入密码才能修改。
★当参数被锁定时,按Set键进入参数锁定的解锁界面:
解除密码
0
◆“2 量程设置”
设置参考零点、量程高点、量程低点、显示单位。
0 结束设置
1参考零点
2 量程低点
3 量程高点
4 显示单位
参考零点
13.00
按Set键进入设置
量程低点
0
量程高点
13.00
显示单位
cm
说明:
参考零点:设置物位计参考零点,这个主要是物位测量的时候才有意义;出厂设置默认最大量程。
量程低点:设置物位计4mA对应输出的测量值;出厂设置默认为0。
量程高点:设置物位计20mA对应输出的测量置;出厂设置默认为最大量程。
显示单位:有m、cm、mm三种单位可以选择,m: 以米显示,cm: 以厘米显示,mm: 以毫米显示,出厂设置默认为cm。
◆ “3 测量模式”
0 结束设置
1模式选择
2 响应速度
3 安全物位
4 设定电流
模式选择
物位测量
按Set键进入设置
响应速度
中速
安全物位
保持
设定电流
3.6mA
说明:
模式选择:有距离测量和物位测量两项可以选择。距离测量:显示值为探头到被测平面距离;物位测量:显示值为参考零点到液面的距离即液位高度。出厂设置默认为物位测量。
响应速度:有慢速、中速、快速三项可以选择。慢速:响应速率慢,测量精度高,不容易受干扰;中速: 介于慢速和快速之间;快速:响应速率快,测量精度低,容易受干扰。出厂设置默认中速。
安全物位:有保持、最小值、最大值、设定值四项可以选择。保持:系统丢波后显示值为最后测量值,电流为相对应值;最小值: 系统丢波后显示值为4mA,电流为4mA;最大值: 系统丢波后显示值为20mA,电流为20mA;设定值: 系统丢波后显示值为最后测量值,电流输出为设定电流的设定值。出厂设置默认为保持。
设定电流:设置丢波后的输出指定电流,大于3.6mA,小于22mA,再选择为保持/最大值/最小值时无效。出厂设置默认为3.6mA。
◆ “4 探头设置”
选择探头及设置相关参数。
0 结束设置
1探头选择
2 盲区设置
探头选择
5
按Set键进入设置
盲区设置
0.30
说明:
探头选择:有1~9共九项可以选择。根据探头上的标签选择,出厂设置默认为5。
盲区设置:设置探头的近端盲区,出厂设置默认为0.30。
◆ “5 算法选择”
算法选择
特殊环境七
说明:
算法选择:有特殊环境一、特殊环境二、特殊环境三、特殊环境四、特殊环境五、特殊环境六、特殊环境七,共七项可以选择。出厂设置默认为特殊环境七。
◆ “6 报警设置”
设置报警继电器。
0 结束设置
1报警1模式
2 报警1值
3 报警1回差
4 报警2模式
5 报警2值
6 报警2回差
7 报警3模式
按Set键进入设置
报警1模式
关闭
报警1值
0
报警1回差
0
8 报警3值
9 报警3回差
10 报警4模式
11 报警4值
12 报警4回差
报警2、3、4的设置模式与报警1相同
说明:
报警1模式:有关闭、低位报警、高位报警三项可以选择。关闭:继电器1不作用;低位报警:继电器1低位报警;高位报警:继电器1高位报警。出厂设置默认为关闭。
报警1值: 以米为单位, 出厂设置默认为0。
报警1回差:以米为单位,触发报警后解除报警需要测量值到报警值+/-报警回差时才有效。出厂设置默认为0。
报警2模式,报警3模式,报警4模式设置同上
◆ “7 参数校正”
进行量程校正、声速校正、电流输出校正、参考电平校正操作。
声速校正
13.00
20mA校正
6750
参考电平
1.25
0 结束设置
1量程校正
2 声速校正
3 4mA校正
4 4mA校正
5 参考电平
量程校正
13.00
按Set键进入设置
4mA校正
3750
量程校正:输入实际值,系统自动进行量程校正。出厂设置默认为测量值。
声速校正:输入实际值,系统自动进行声速校正,运用在不是空气的场合。例如:在汽油、丙酮、酒精等很多挥发性气体的场合,声音在这些气体中的传播速度不一样,需要校正。4mA校正:修改值,直到实际输出电流为4mA为止。出厂设置默认为3100。
20mA校正:修改值,直到实际输出电流为20mA为止。出厂设置默认为7200。
参考电平:输入相应测试点测得的电压值。出厂设置默认为5.00。
◆ “8 通信设置”
0 结束设置
1通讯地址
2 波特率
通讯地址
1
按Set键进入设置
波特率
9600
说明:
通讯地址:选择通讯的地址,默认值为1。
波特率:选择通讯的频率,有2400、4800、9600、19200可选,默认值为9600.
◆ “9 复位选择”
0 结束设置
1出厂复位
2 系统复位
出厂复位
否
按Set键进入设置
系统复位
否
说明:
出厂复位:是:恢复到刚出厂设置的状态。否: 退出。出厂设置默认为否。系统复位:是:恢复系统设置。否:退出。出厂设置默认为否。
七、主要功能
7.1 测量模式灵活
有两种测量模式:距离测量和物位测量。只要在菜单项“3 测量模式”中选择“物位测量”所计算的就是物位差值;现在“距离测量”所计算的就是距离差值。
7.2 4~20mA远传电流输出
4~20mA电阻负载能力为750Ω。本设备有两个电流输出通道,及mAOUT1、mAOUT2。
在距离测量模式下,物位计显示值是对应探头平面到被测平面间的距离。输出电流的计算公式是:
在物位测量模式下,物位计显示值是对应参考零点到被测平面的高度位置。因此物位测量时,物位值可以是正值,也可以是负值。同样的,输出电流的计算公式为:
7.3 四个单刀双掷继电器
4个AC 250V/ 8A或DC 30V/ 5A 继电器,状态可编程。告警主要由继电器对外部设备进行控制,可编程并进行全量程报警控制设置。其设置低位报警、高位报警、报警回差值即可。并通过液晶屏显示如图“ ”表示报警1未报警;如图“ ”表示报警3已报警;如图“ ”表示报警器关闭。
报警模式:选择高位报警、低位报警或者关闭。
报警值:高位报警:液位高于报警值时报警
低位报警:液位低于报警值时报警
回差值: 回差值是为了防止测量误差引起在报警点附近报警开关反复跳动。
高位报警状态:液位低于(报警值-回差值)时解除报警
低位报警状态:液位高于(报警值+回差值)时解除报警
7.4 设置合理的响应速率,并设置安全物位。
物位计可以在以下3种响应速率下工作:
值
测量响应速率
安全定时 (分钟)
1
慢 速
10
2
中 速
1
3
快 速
0.1
选定一种响应速率后,安全定时等参数会随之被设置为上表中的缺省值。
安全定时的含义是:当物位计判断进入丢波状态以后,在多长的时间内进入安全保护状态。在进入安全保护状态前,物位计输出的值是最后测量到的值。进入安全保护状态后,物位计就按照安全物位的设置输出测量值。
“安全物位”菜单项
显示电流值
实测电流值
备注
最大值
20 mA
20 mA
最小值
4 mA
4 mA
保持
最后测量值
最后测量值
保持(输出最后一次正确测量的电流值)
设定值
设定电流值
设定电流值
此值在“设定电流”处设定,此值设定一般在4~20mA之外,以便于区别。设定电流的范围是3.6mA<i<22mA。
同时,响应速率的设置也影响测量的准确度,响应速率越快,显示数据的更新率越快,同样mA输出变化值也随之变快。但并不是越快越好,响应速率设置的慢一些,设备会对多次测量的数据进行综合评估,从而得出一个更合理的结果,在一些情况下,比如被测液面有扰动情况,或者在声波传输路径内有固体物质下落,过快的响应速率容易得到错误的读数,这时,降低响应速率可以提高这种情况下的测量准确度。
建议:尽可能采用更慢的响应速率,来达到更合理的采样数据
八、错误现象及处理
现象
原因
解决办法
物位计不工作
电源未接好
检查电源线
物位计工作,屏幕显示小喇叭符号没有变化,如图“ ”则是系统进入丢波状态
1、 被测距离超出物位计量程
2、 被测介质有强烈扰动,或者粉尘严重
3、 周边有大型电动机等强干扰源
4、 探头未对准被测平面
5、 被测空间内有多余物体,比如支撑杆、下料口等等
6、 液位进入盲区
7、 被测介质是松软的粉末
1、 考虑更换长量程的物位计
2、 等待被测介质恢复平静后,设备会自动恢复正常测量
3、 检查周边环境,做好电磁屏蔽
4、 重新校准探头
5、 重新选择合适的安装位置,尽量避免干扰物出现
附录一 485通讯协议说明:
波特率:可以选择2400、4800、9600、19200(默认值为9600)
数据位8位:00 00 00 00 1F aa aa 31 2e 31 31 ff ff fe fe fe fe fe
说明:开头部分4个00;然后是地址位,可表示的范围是1~255;2个aa,再然后是米.小数后2位。如例子中带下划线部分,是1.11的ascii表示。结尾是2个ff,5个fe。若测量值超过16米,则米的位子显示46(ascii)。
数值对应表如下图所示:
十六进制
ASCII值
字符
十进制数值
30
048
0
0
31
049
1
1
32
050
2
2
33
051
3
3
34
052
4
4
35
053
5
5
36
054
6
6
37
055
7
7
38
056
8
8
39
057
9
9
41
065
A
10
42
066
B
11
43
067
C
12
44
068
D
13
45
069
E
14
46
070
F
15
附录二 简易操作说明:
1、按键功能 面板上有三个按键,通过这三个按键可对仪表进行调试。调试后液晶屏幕上显示测量值。
◇进入菜单项 ◇移动光标
◇确认菜单项 ◇ 选择菜单项
◇确认参数修改 ◇参数修改
2、仪表通电显示后,长按设置键(SET)两秒进入一级菜单。以下设置中各菜单项的位置可通过“附录三 菜单结构图”中快速寻找。
3、选择测量模式:测量模式分距离测量和物位测量。缺省状态下,物位计进行物位测量。
4、设置参考零点,量程高点,量程低点,同时设定显示单位。
将探头的高度值输入到“参考零点”,“参考零点”在菜单中的位置见附表三菜单结构图。(探头高度为探头发射面到罐底或池底的距离)
①距离测量模式下,参考零点设置没有意义,量程高点、量程低点的位置参见附图1.1。
②物位测量模式下,参考零点、量程高点、量程低点的位置参见附图1.2。
附图1.1 距离测量示意图 附图1.2 物位测量示意图
5、继电器:带继电器工作的进入报警设置选项,设置三个参数:
报警模式:选择高位报警、低位报警或者关闭。
报警值:高位报警:液位高于报警值时报警
低位报警:液位低于报警值时报警
回差值: 回差值是防止测量误差引起在报警点附近报警开关反复跳动。
高位报警状态:液位低于(报警值-回差值)时解除报警
低位报警状态:液位高于(报警值+回差值)时解除报警
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